在高冲击聚钢/有机粘土纳米复合材料中通过分子动力学解开衰老过程,使用固态NMR来理解微塑料的产生过程
Paulo Sergio Rangel Cruz DA Silva1, Maria Inês Bruno Tavares1
1Universidade Federal do Rio de Janeiro, Instituto de Macromoléculas Professora Eloisa Mano, Av. Horácio Macedo, 2030, Bloco J, Centro de Tecnologia, Ilha do Fundão, 21941-598 Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
高冲击聚钢 (HIPS) 纳米复合材料的UV加速衰老显示出分子变化. 固态NMR显示了有机粘土如何影响链分裂和重组,影响潜在的微塑性塑料形成.
科学领域:
- 聚合物科学 聚合物科学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 分析化学 分析化学
背景情况:
- 高冲击聚钢 (HIPS) 纳米复合材料被广泛使用.
- 了解它们在紫外线暴露下降解对于材料寿命和环境影响评估至关重要.
- 有机粘土添加剂可以改变聚合物特性和降解途径.
研究的目的:
- 在UV加速衰老过程中研究HIPS纳米复合材料的分子移动性和形态演变.
- 阐明链裂和重组过程之间的竞争.
- 为了将材料形态与衰老引起的变化相关联.
主要方法:
- 使用了固态核磁共振 (NMR) 光谱学.
- 技术包括13C交叉极化魔术角度旋转 (CPMAS) 与可变接触时间 (VCT).
- 在旋转框架 (T1ρH) 中的质子自旋放松被用来探测分子动力学.
主要成果:
- 1%重量的有机粘土配方显示了间歇形态,在老化后移动性变化有限.
- 较高的有机粘土度 (2-3重量%) 表现出异质的,部分脱皮的形态.
- 这些较高度在紫外线暴露时显示出放大分子移动性的变化,表明降解增加.
- 核磁共振放松信号为碎片化途径提供了分子水平的证据.
结论:
- 有机粘土脱皮的程度影响HIPS纳米复合材料的老化行为.
- 固态NMR在检测与聚合物降解相关的分子水平变化方面是有效的.
- 这些发现表明,在老化HIPS纳米复合材料中形成微塑料的潜在途径.
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